DE3100591A1 - CONTROL SYSTEM FOR A HYDRAULIC WHEEL SUSPENSION ARRANGEMENT - Google Patents
CONTROL SYSTEM FOR A HYDRAULIC WHEEL SUSPENSION ARRANGEMENTInfo
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PATENTANWÄLTE LHHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGA" 1PATENTANWÄLTE LHHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGA "1
A 44 476 b Anmelder: Lucas Industries LimitedA 44 476 b Applicant: Lucas Industries Limited
k - 176 Great King Streetk- 176 Great King Street
8. Januar 1981 Birmingham B19 2XFJanuary 8, 1981 Birmingham B19 2XF
Vereinigtes KönigreichUnited Kingdom
Regelsystem für eine hydraulische Radau f hän gun gs an ordnun gControl system for hydraulic wheel suspension
Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine hydraulische Radaufhängungsanordnung bei einem Fahrzeug mit Dämpfungsrege!ventilen zur Regelung des Druckmittelflusses zwischen Teilen der hydraulischen Radaufhängungsanordnung. The invention relates to a control system for a hydraulic Suspension arrangement in a vehicle with Damping control valves for regulating the pressure medium flow between parts of the hydraulic suspension assembly.
Landfahrzeuge mit einer Radaufhängungsanordnung, der eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt werden kann und von der die Hydraulikflüssigkeit abgeleitet werden kann, um einen im wesentlichen konstanten Abstand zwischen einem Fahrzeugchassis und den Radachsen seiner Räder aufrechtzuerhalten, sind bekannt. Die bekannten Systeme zur Regelung des Druckmitteldruckes für die Radaufhängungsanordnungen von Landfahrzeugen sind jedoch derzeit nicht in allen Punkten befriedigend.Land vehicles with a wheel suspension assembly that a hydraulic fluid can be supplied under pressure and from which the hydraulic fluid is derived can be to a substantially constant distance between a vehicle chassis and the wheel axles of its Maintaining wheels are known. The known systems for controlling the pressure medium pressure for the However, wheel suspension arrangements for land vehicles are currently not satisfactory in all respects.
Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für eine hydraulische Radaufhängungsanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welches auf die Annäherung des Fahrzeugs an eine plötzlich steigende Fahrbahnfläche oder ein anderes Hindernis anspricht, um zumindest zuBased on the prior art, the invention is based on the object of a control system for a hydraulic Specify suspension assembly of the type described above, which is based on the approach of the Vehicle to a suddenly rising road surface or another obstacle addresses in order to at least
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A 44 476 bA 44 476 b
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8. Januar 1981January 8, 1981
verhindern, daß der Abstand zwischen dem Fahrzeuachassis und den Vorderrädern des Fahrzeugs verringert wird.prevent the gap between the vehicle chassis and the front wheels of the vehicle is decreased.
Diese Aufgabe wird bei einem Regelsystem der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe bei Vorhandensein eines Hindernisses im Laufweg des Fahrzeugs elektrische Signale erzeugbar sind, und daß Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, durch die in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen mindestens ein ausgewähltes Dämpfungsrege!ventil derart betätigbar ist, daß einerVerringerung des Abstandes zwischen mindestens einer zugeordneten Radachse und einem Bezugspunkt am Fahrzeugchassis entgegengewirkt wird.In the case of a control system, this task is the one at the beginning described type solved according to the invention in that signal generating devices are provided with whose help can generate electrical signals in the presence of an obstacle in the path of the vehicle are, and that actuating devices are provided by the function of the electrical signals at least one selected damping control valve in this way can be actuated that a reduction in the distance between at least one associated wheel axle and a reference point on the vehicle chassis is counteracted.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsaemäßen Pegelsystems besteht dabei darin, daß durch die rechtzeitige Erfassung von Hindernissen im Laufweg des Fahrzeugs mit Sicherheit vermieden wird, daß Teile des Fahrzeugchassis wegen einer zu geringen Bodenfreiheit auf das Hindernis aufprallen.The decisive advantage of the level system according to the invention consists in that the timely detection of obstacles in the path of the vehicle with Safety is avoided that parts of the vehicle chassis because of insufficient ground clearance on the Impact obstacle.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindundung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are explained in greater detail below with reference to drawings explained and / or are the subject of subclaims. Show it:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Regelsystem ausgerüsteten Landfahrzeugs;Fig. 1 is a schematic side view of a with a control system of the equipped land vehicle according to the invention;
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A 44 476 bA 44 476 b
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8. Januar 1981January 8, 1981
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß Fig. 1 mit den Elementen seiner hydraulischen Radaufhängungsanordnung und den zugeordneten Steuer- bzw. Regelkreisen;FIG. 2 shows a schematic plan view of the vehicle according to FIG. 1 with the elements of its hydraulic wheel suspension arrangement and the associated control or regulating circuits;
Fig. 3 Einzelheiten der Radaufhängungsanordnung bei einem Fahrzeug mit einem Regelsystem gemäß der Erfindung;3 shows details of the wheel suspension arrangement in a vehicle with a control system according to the invention;
Fig. 4 Einzelheiten eines Ventils der Radaufhängungsanordnung, teilweise im Schnitt, und4 shows details of a valve of the wheel suspension arrangement, partly in section, and
Fig. 5 ein Detail-Schaltbild von Teilen der Steuerbzw. Regelkreise der Anordnung gemäß Fig. 2.Fig. 5 is a detailed circuit diagram of parts of the Steuerbzw. Control loops of the arrangement according to FIG. 2.
Im einzelnen zeigen Fig. 1, 2, und 3 ein Fahrzeug mit einem Chassis Io und zehn Rädern 11, wobei jedem der Räder 11 eine hydraulische Aufhängung 12 zugeordnet ist, die am Chassis Io befestigt ist. Die Räder 11 und die Aufhängungen 12 sind zu vier Gruppen zusammengefasst, wobei die Aufhängungen 12 in jeder Gruppe miteinander hydraulisch verbunden sind.1, 2 and 3 show a vehicle with a chassis Io and ten wheels 11, each of which Wheels 11 is assigned a hydraulic suspension 12 which is attached to the chassis Io. The wheels 11 and the Suspensions 12 are combined into four groups, the suspensions 12 in each group being hydraulically connected to one another.
Die erste Gruppe 13 umfasst dabei zwei Aufhängungen IR, IL; die zweite Gruppe 14 umfasst drei Aufhängungen 2R, 3R, 4R; die dritte Gruppe 15 umfasst drei Aufhängungen 2L, 3L, 4L, und die vierte Gruppe 16 umfasst zwei Aufhängungen 5R, 5L.The first group 13 comprises two suspensions IR, IL; the second group 14 comprises three suspensions 2R, 3R, 4R; the third group 15 comprises three suspensions 2L, 3L, 4L, and the fourth group 16 comprises two suspensions 5R, 5L.
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8. Januar 1981January 8, 1981
Fig. 3 zeigt, wie die Aufhängungen 12 der einzelnen Gruppen 13 bis 16 hydraulisch miteinander verbunden sind. Man erkennt, daß jede Aufhängung 12 einen Kolben 2o aufweist, der in einem Zylinder 21 gleitverschieblich ist und auf vertikale Bewegungen des zugeordneten Rades 11 anspricht. In dem Zylinder 21 ist ferner ein freier Kolben 22 gleitverschieblich angeordnet, wobei die Koben 2o und 22 durch eine Wand 2 3 voneinander getrennt sind, in der eine definierte Öffnung 24 vorgesehen ist. Die Öffnung 24 ist durch eine Ventilkhppe 25 verschließbar, die sich auf die Öffnung legt, wenn sich die Kolben 2o, 22 nach unten bev/egen. Mit dem Zwischenraum zwischen dem Kolben 2o und der Wand 23 steht eine Leitung 26 in Verbindung, während mit dem. Zwischenraum zwischen der Wand 2 3 und dem Kolben 22 eine Leitung 27 in Verbindung steht. Die Leitungen 23, 24 stehen außerdem mit den entsprechenden Zwischenräumen der übrigen Aufhängungen 12 derselben Gruppe in Verbindung. Zwischen den Leitungen 26, 27 liegt ein elektro-hydraulisches Servoventil 28, welches in Fig.4 detailliert gezeigt ist, und welches auf elektrische Steuersignale anspricht, die ihm über eine Leitung 29 aus einer Regelschaltung 3o zugeführt v/erden. Die hydraulische Antriebsenergie für das Servoventil 28 erhält man über eine hydraulische Druckleitung 31, die mit einer Pumpe 33 verbunden ist (vgl. Fig. 2). Zwischen dem Ventil 28 und der Pumpe 33 ist ferner eine Rückleitung 32 vorgesehen. Das Ventil 28 umfasst ferner einen Wandler 34, mit dessen Hilfe auf einer Leitung 35 ein Signal erzeugbar ist, welches der Betriebsstellung des Servoventils 28 entspricht. Fig. 3 shows how the suspensions 12 of the individual groups 13 to 16 are hydraulically connected to one another are. It can be seen that each suspension 12 has a piston 2o which is slidable in a cylinder 21 and is responsive to vertical movements of the associated wheel 11. In the cylinder 21 is also a free piston 22 slidably arranged, the pistons 2o and 22 by a wall 2 3 from each other are separated, in which a defined opening 24 is provided. The opening 24 is through a valve head 25 closable, which lies on the opening when the pistons 2o, 22 move downwards. With the space between the piston 2o and the wall 23 is a line 26 in connection, while with to the. Space between the wall 2 3 and the piston 22 a line 27 is in communication. The lines 23, 24 are also with the corresponding spaces the other suspensions 12 of the same group in connection. Between the lines 26, 27 is a electro-hydraulic servo valve 28, which is shown in detail in Figure 4, and which on electrical Responds to control signals which are supplied to it via a line 29 from a control circuit 3o. The hydraulic Drive energy for the servo valve 28 is obtained via a hydraulic pressure line 31, which is connected to a pump 33 (see. Fig. 2). Between the valve 28 and the pump 33 is also a Return line 32 is provided. The valve 28 further comprises a transducer 34, with the help of which on a line 35 a signal can be generated which corresponds to the operating position of the servo valve 28.
A 44 476 bA 44 476 b
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8. Januar 1981January 8, 1981
Die einzelnen Verbindungen zwischen der Regelschaltung 3o und den verschiedenen Aufhängungen sind in Fig. 2 detailliert dargestellt. Die Regelschaltung ist dabei von der in der GB-PS 14 85 o33 beschriebenen Bauart. Die Regelschaltung 3o spricht auf Signale auf einer Leitung 36 an, die von Auslenkungswandlern 37 in den Aufhängungen 12 stammen und die der Position der einzelnen Räder 11, bezogen auf die Position des Chassis lo, entsprechen. Die Regelschaltung 3o spricht ferner, wie bereits erwähnt, auf Positionsrückkopplungssignale auf den Leitungen 29 von den Servoventilen 28 an.The individual connections between the control circuit 3o and the various suspensions are shown in FIG shown in detail. The control circuit is of the type described in GB-PS 14 85 o33. The control circuit 3o responds to signals on a line 36, which are from displacement transducers 37 in the Suspensions 12 originate and those of the position of the individual wheels 11, based on the position of the chassis lo, correspond. As already mentioned, the control circuit 3o also responds to position feedback signals on the lines 29 from the servo valves 28.
Wie Fig. 2 zeigt, weist die Regelschaltung 3o zwei Teile 3oa und 3ob auf. Der Teil 3oa spricht dabei auf Signale der Wandler 34, 37 der Gruppen 13, 16 an, sowie auf Ausgangssignale zweier Beschleunigungsmesser 38, 39, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Chassis"Io angebracht sind. Der Schaltungsteil 3oa liefert an seinem Ausgang Steuersignale zur Regelung der Strömung des dämpfenden Hydraulikfluids durch die Servoventile der Gruppen 13 und 16 der Aufhängungen 12. Der Schalt ungsteil 3oa dient also der Regelung in Abhängigkeit von Nickbewegungen des Chassis Io.As FIG. 2 shows, the control circuit 3o has two parts 3oa and 3ob. The part 3oa speaks up Signals from transducers 34, 37 of groups 13, 16 and output signals from two accelerometers 38, 39, which are attached to the front or rear end of the chassis "Io. The circuit part 3oa supplies its output control signals for regulating the flow of the damping hydraulic fluid through the servo valves of the groups 13 and 16 of the suspensions 12. The switching part 3oa is therefore used to control as a function of pitching movements of the chassis Io.
Der Schaltungsteil 3ob spricht auf Signale von Wandlern 34, 37 der Gruppen 14 und 15 von Aufhängungen 12 an und liefert an seinem Ausgang Signale zur Steuerung der Servoventile 28 für diese Gruppen. Der Schaltungsteil 3ob dient somit einer Regelung in Abhängigkeit von vertikalen Bewegungen des Chassis Io als Ganzes, wobei diese Bewegung üblicherweise als "Hub(Heave)" bezeichnet wird.Circuit part 3ob responds to signals from transducers 34, 37 of groups 14 and 15 of suspensions 12 and supplies signals at its output to control the servo valves 28 for these groups. The circuit part 3ob is therefore used to regulate as a function vertical movements of the chassis Io as a whole, this movement usually being called "Hub (Heave)" referred to as.
QO^QO ^
A 44 476 bA 44 476 b
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8. Januar 1981January 8, 1981
Eine Massvorrichtung 4ο sendet Energieimpulse 42 aus, und zwar in einer solchen Pdchtung, daß die Impulse auf den Boden in einem Abstand von etwa 1,5 m von der Messvorrichtung auftreffen. Die Messvorrichtung 4o stellt einen Wandler dar, der Teil eines Ultraschall-Abstandsmessers ist, wie er beispielsweise von der Firma Polaroid Corporation, Cambridge, Massachusetts/ USA vertrieben wird. Die Massvorrichtung Ao ist über Sende- und Empfangsleitungen 41 mit einem Abstands-Regelkreis 42 verbunden, wie er beispielsweise ebenfalls von der genannten Firma vertrieben wird. Der Abstandsregelkreis 42 weist einen dreistelligen Binärzähler 43 auf, dessen Ausgänge mit einem Digital/ Analog-Wandler 44 verbunben sind, dessen Ausgangsspannung über einen Schaltkreis 46, der zusätzlich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V anspricht, einer Leitung 45 zugeführt wird, wobei das Signal auf der Leitung 45 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V geändert wird. Das Signal auf der LeitungA measuring device 4ο sends out energy pulses 42 in such a way that the pulses hit the ground at a distance of about 1.5 m from the measuring device. The measuring device 4o represents a transducer which is part of an ultrasonic distance meter, such as is sold, for example, by the company Polaroid Corporation, Cambridge, Massachusetts / USA. The measuring device Ao is connected via transmission and reception lines 41 to a distance control circuit 42, as it is also sold, for example, by the company mentioned. The distance control loop 42 has a three-digit binary counter 43, the outputs of which are connected to a digital / analog converter 44, the output voltage of which is fed to a line 45 via a circuit 46, which is also responsive to the vehicle speed V, the signal on the line 45 is changed depending on the vehicle speed V. The signal on the line
45 wird dem einen Eingang eines Verstärkers 47 zugeführt, dessen anderem Eingang ein von Hand einstellbares Signal über eine Leitung 48 zugeführt wird. Die Ausgangssignale des Verstärkers 47 werden über eine Begrenzerschaltung 49 und über Leitungen 5o. 51 den zugeordneten Schaltungsteilen 3oa, 3ob der Regelschaltung 3o zugeführt, wobei die Begrenzerschaltung 49 derart ausgebildet ist, daß sie eine zentrale "tote Zone" aufweist, die verhindert, daß das System auf kleine Unregelmäßigkeiten des Untergrundes vor dem Fahrzeug anspricht. Außerdem ist der Schaltkreis45 is fed to one input of an amplifier 47, the other input of which is supplied with a manually adjustable signal via a line 48. The output signals of the amplifier 47 are via a limiter circuit 49 and via lines 5o. 51 the associated circuit parts 3oa, 3ob of the control circuit 3o, the limiter circuit 49 is designed such that it has a central "dead zone" which prevents the system responds to small irregularities in the ground in front of the vehicle. Also is the circuit
46 so ausgebildet, daß die Größe des Signals auf der46 designed so that the size of the signal on the
-io--io-
31O Π 5 πι31O Π 5 πι
A 44 476 bA 44 476 b
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Leitung zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers die Grenzwerte der toten Zone der Begrenzerschaltung 49 in stärkerem Maße übersteigt wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Durch die Handeinstellung des Signalpegels auf der Leitung 48 wird eine Bezugsgröße eingestellt, die für das System als Ganzes gilt, wobei durch Vorgabe des geeigneten Wertes erreicht werden kann, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 47 über die Grenzwerte der toten Zone der Begrenzers chaltung 49 hinausgeht, so daß es möglich ist, die Bodenfreiheit vor der Erfassung eines Hindernisses durch die Messvorrichtung 4ο zu erhöhen.Conduction increases as the vehicle speed V increases so that the output of the amplifier exceeds the dead zone limits of the limiter circuit 49 more as the vehicle speed is high. By manually setting the signal level on line 48, a reference value is set that applies to the system as a whole, whereby by specifying the appropriate value it can be achieved that the output signal of the amplifier 47 goes beyond the limit values of the dead zone of the limiter circuit 49, so that it is possible that the To increase the ground clearance before an obstacle is detected by the measuring device 4ο.
Wenn die Signale auf den Leitungen 5o, 51 anzeigen, daß ein Hindernis vorhanden ist und daß folglich jeder Verringerung der Bodenfreiheit des Chassis Io des Fahrzeugs entgegengewirkt werden muß, werden die Servoventile 28 der Aufhängungsgruppen 13, 14 und 15 durch die Signale auf den Leitungen 5o, 51 während abwärts gerichteter Relativbewegungen der zugeordneten Räder 11 gegenüber dem Chassis Io geöffnet und bei aufwärts gerichteten Relativbewegungen geschlossen. Bei diesem Betriebszustand führt eine Vertikalbewegung der Räder in den genannten Gruppen aufgrund von Bodenunregelmäßigkeiten dazu, daß die Bodenfreiheit im Bereich des vorderen Endes des Chassis Io erhöht wird, wodurch die Gefahr einer Kollision zwischen einem Hindernis und ungefederten Teilen des Fahrzeugs auf ein Minimum reduziert wird/ bis die Räder 11 das Hindernis erreichenWhen the signals on lines 5o, 51 indicate that an obstacle is present and that consequently everyone Reduction of the ground clearance of the chassis Io of the vehicle must be counteracted, the servovalves 28 of the suspension groups 13, 14 and 15 by the signals on lines 5o, 51 while down directed relative movements of the associated wheels 11 with respect to the chassis Io open and upwards directed relative movements closed. In this operating state, the wheels move vertically In the groups mentioned, due to irregularities in the ground, the ground clearance in the area of the front end of the chassis Io is raised, reducing the risk of collision between an obstacle and unsprung parts of the vehicle is reduced to a minimum / until the wheels 11 reach the obstacle
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A 4.4 476 bA 4.4 476 b
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und das Fahrzeug darüberhinweg heben. Außerdem wird jeder Tendenz entgegengewirkt, daß die Abstände zwischen den Radachsen in den genannten Gruppen und benachbarten Teilen des Chassis reduziert werden. Durch diese Steifigkeit der Aufhängung der Räder wird sichergestellt, daß das Chassis von den Rädern angehoben wird, wenn diese auf das Hindernis auftreffen.and lift the vehicle over it. It also counteracts any tendency that the distances between the wheel axles in the groups mentioned and adjacent parts of the chassis are reduced. By this rigidity of the suspension of the wheels ensures that the chassis is lifted from the wheels, when they hit the obstacle.
Wenn die Ausgangssignale auf den Leitungen 5o, 51 enden, dann kann die Regelschaltung 3o ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen, so daß die Räder sich an ihrer Aufhängung relativ zum Chassis des Fahrzeugs beweaen können.When the output signals end on lines 5o, 51, then the control circuit 3o can resume its normal operation, so that the wheels turn on their suspension relative to the chassis of the vehicle.
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